
【化】 chemical heat treatment
chemistry
【化】 chemistry
【醫】 chemistry; chemo-; spagyric medicine
heat treatment
【化】 heat treating; heat treatment; thermal treatment
化學熱處理(Chemical Heat Treatment)是指通過改變金屬材料表層的化學成分,并配合後續的熱處理工藝,從而顯著提升其表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性或疲勞強度等性能的一種綜合性表面改性技術。其核心在于利用高溫下活性原子的擴散作用,将碳、氮、硼、鉻等特定元素滲入工件表層,形成具有優異性能的合金化層。
元素擴散與合金化:在特定溫度(通常在500°C至950°C範圍内)和介質環境下,工件表面與周圍介質發生化學反應或物理吸附,産生活性原子(如碳原子[C]、氮原子[N])。這些活性原子被工件表面吸收,并在濃度梯度的驅動下向内部擴散,形成一定深度的合金化擴散層。其擴散深度(δ)與時間(t)、溫度(T)及擴散系數(D)的關系可近似表示為: $$ delta propto sqrt{Dt} $$ 其中擴散系數D遵循阿倫尼烏斯方程:$D = D_0 exp(-Q/RT)$($D_0$為頻率因子,$Q$為擴散激活能,$R$為氣體常數,$T$為絕對溫度)。
後續熱處理強化:滲入元素後,通常需進行淬火、回火等熱處理,使擴散層發生相變(如形成高硬度的馬氏體),或使化合物層(如氮化物、碳化物)進一步強化,最終獲得所需性能。
化學熱處理能針對性地提升零件關鍵表面的性能,延長其使用壽命,同時保持基體材料的韌性和強度。在汽車制造(如變速箱齒輪滲碳)、航空航天(渦輪軸滲氮)、工具模具(沖頭滲硼)等領域不可或缺,是實現材料“表硬裡韌”的關鍵技術。
化學熱處理是一種通過改變金屬工件表層化學成分、組織和性能來提升材料性能的熱處理工藝。其核心原理是将工件置于活性介質中加熱并保溫,使活性原子通過吸附和擴散滲入表層,形成具有特殊性能的表面層(如高硬度或耐腐蝕性),同時保持心部原有的韌性。
成分改變機制
與僅改變表層組織的表面熱處理不同,化學熱處理通過滲入碳、氮、硼、鉻等元素(),形成合金化表層。例如滲碳可獲得高碳馬氏體硬化層(硬度達HRC58-62),滲氮可形成氮化物強化層(硬度HV800-1200)。
實施方法
主要分為三類:
複合結構優勢
處理後工件形成"表層合金層+心部基材"的複合結構,結合強度遠高于電鍍等表面技術,兼具表層高耐磨性和心部抗沖擊能力。
該技術廣泛用于提高機械零件的耐磨性(如齒輪滲碳)、抗疲勞性(如軸承滲氮)、耐腐蝕性(如滲鉻處理)以及特殊工況下的抗氧化性能。典型的後處理工藝包括滲碳後淬火+回火,以優化綜合力學性能。
【别人正在浏覽】